Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 41, 01/2013, Chuyên đề Trắc địa cao cấp, tr.33-37PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC THễNG SỐ HIỆU CHỈNH CỦA MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
Trang 1Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 41, 01/2013, (Chuyên đề Trắc địa cao cấp), tr.33-37
PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC THễNG SỐ HIỆU CHỈNH CỦA MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
DƯƠNG VÂN PHONG, PHẠM NGỌC QUANG
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Túm tắt: Bài bỏo giới thiệu một phương phỏp mới để xỏc định cỏc thụng số kĩ thuật của mỏy
toàn đạc điện tử đú là phương phỏp xỏc định đồng thời cỏc thụng số kĩ thuật của mỏy Kết quả tớnh toỏn thực nghiệm cho thấy, ta cú thể sử dụng phương phỏp này để xỏc định cỏc thụng số
kĩ thuật của mỏy toàn đạc điện tử với độ chớnh xỏc tương đương với phương phỏp xỏc định thụng thường
1 Đặt vấn đề
Trong những năm gần đõy, mỏy toàn đạc
điện tử đó trở thành một thiết bị đo đạc chủ đạo
trong ngành trắc địa núi chung Với sự phỏt
triển mạnh mẽ của khoa học cụng nghệ, cỏc
mỏy toàn đạc điện tử hiện nay ngày càng được
cải tiến với những tớnh năng ưu việt, cú khả
năng hỗ trợ rất nhiều trong cỏc cụng tỏc đo đạc
ngoại nghiệp Cỏc mỏy toàn đạc điện tử thế hệ
mới hiện nay cú thể cho phộp chỳng ta tiến
hành đo đạc với độ chớnh xỏc cao, độ chớnh xỏc
đo gúc cú thể lờn tới 1”, độ chớnh xỏc đo cạnh
cú thể tới một vài mm Ngoài ra, một số mỏy
toàn đạc điện tử cũn được trang bị hệ thống
mỏy chụp ảnh và được tớch hợp ăng ten thu tớn
hiệu GPS trờn mỏy đo để cú thể xỏc định trực
tiếp tọa độ của điểm đặt mỏy Với rất nhiều tớnh
năng mới và độ chớnh xỏc đo đạc rất cao, mỏy
toàn đạc điện tử đó trở thành một thiết bị rất
quan trọng và khụng thể thiếu trong cỏc cụng
tỏc trắc địa Tuy nhiờn, cỏc mỏy toàn đạc điện
tử sau một thời gian sử dụng dưới những tỏc
động của mụi trường và những tỏc động ngoại
cảnh khỏc, độ chớnh xỏc của mỏy sẽ khụng cũn
như lỳc mới đưa vào sử dụng Do vậy, một vấn
đề quan trọng đặt ra đú là cần xỏc định lại cỏc
thụng số kĩ thuật của mỏy toàn đạc điện tử để sử
dụng mỏy một cỏch hợp lý Theo phương phỏp
thụng thường, cỏc thụng số kĩ thuật của mỏy
được xỏc định một cỏch độc lập với nhau
Phương phỏp này đũi hỏi phải đo đạc rất nhiều
lần theo nhiều cỏch khỏc nhau do vậy sẽ tiờu
tốn nhiều thời gian và cụng sức Để khắc phục
nhược điểm này, nhúm tỏc giả đó tỡm hiểu và đề
xuất phương phỏp xỏc định đồng thời cỏc thụng
số kỹ thuật của mỏy
2 Thuật toỏn xỏc định đồng thời cỏc thụng
số kĩ thuật của mỏy toàn đạc điện tử
Khi sử dụng mỏy toàn đạc điện tử, chỳng ta thường quan tõm đến cỏc thụng số kĩ thuật của mỏy bao gồm:
- Hằng số gương K
- Sai số hệ thống của mỏy
- Hệ số của cụng thức hiệu chỉnh khớ tượng Hằng số gương (K) xuất hiện khi tõm phản
xạ của gương khụng trựng với trục dọc của gương Thụng thường, hằng số gương được nhà sản xuất đưa ra trong lớ lịch của mỏy nhưng theo thời gian sử dụng, hằng số gương này sẽ bị thay đổi do cỏc điều kiện ngoại cảnh tỏc động Do vậy ta cần phải xỏc định lại hằng số gương Hằng số gương cú thể được xỏc định rất đơn giản và ta cú thể nhập lại hằng số gương (K) vào mỏy toàn đạc điện tử để tiến hành xỏc định cỏc thụng số cũn lại Cỏc phương phỏp xỏc định hằng số gương tham khảo trong [3]
Sau khi đó xỏc định được hằng số gương, ta tiến hành xỏc định cỏc thụng số cũn lại của mỏy bao gồm sai số hệ thống, hệ số của cụng thức hiệu chỉnh khớ tượng và sai số ngẫu nhiờn của mỏy Cỏc nguồn sai số này sẽ được xỏc định đồng thời trờn cựng một dóy trị đo trong cỏc điều kiện khớ tượng khỏc nhau
Để xỏc định được cỏc nguồn sai số này, ta cần tiến hành xõy dựng một bói kiểm nghiệm mỏy, bói kiểm nghiệm này phải được xõy dựng theo những tiờu chuẩn nhất định như chiều dài cạnh đo phải đủ lớn, độ ổn định của nền địa chất khi đo đạc… Trờn bói kiểm nghiệm này, tiến hành xõy dựng cỏc cạnh chuẩn theo phương phỏp đo bằng thước dõy invar với độ chớnh xỏc rất cao Chi tiết về phương phỏp đo khoảng
Trang 2cách bằng thước dây invar và qui trình xây
dựng cạnh chuẩn tham khảo trong [2,3]
Gọi chiều dài cạnh chuẩn là D0, chiều dài
cạnh đo thực tế là D khi đó ta có:
0
D D D , (2.1)
trong đó:
, (2.2)
KG - hằng số gương;
Dht - là số hiệu chỉnh của sai số hệ thống;
Dkt - số hiệu chỉnh của công thức hiệu
chỉnh khí tượng
Thông thường, hằng số gương sau khi được
tính sẽ được nhập trực tiếp vào máy, do đó
trong công thức (2.2) sẽ không còn giá trị của
hằng số gương Chúng ta có:
ht
kt
, (2.3)
trong đó: a - hằng số cộng, b là hằng số nhân
của công thức tính sai số hệ thống;
A,B - hệ số của công thức hiệu chỉnh
khí tượng;
TTC, PTC, eTC - nhiệt độ, áp suất và độ
ẩm theo điều kiện tiêu chuẩn của máy
TTT, PTT, eTT - là nhiệt độ, áp suất và độ
ẩm theo điều kiện thực tế đo đạc
Ở đây TTC và TTT là nhiệt độ tính theo độ
K, T = to + 273,15
Thay (2.3) vào (2.2) ta có:
, (2.4)
Suy ra:
0
(2.5)
Do vậy ta có phương trình sau:
0
(2.6)
Chuyển phương trình (2.6) về dạng phương trình số hiệu chỉnh ta có:
6 0
V a b.D
D 10 (D D )
(2.7)
Nếu có n trị đo, ta sẽ lập được hệ n phương trình, nếu viết dưới dạng ma trận hệ này sẽ có dạng:
V =AX + L , (2.8) trong đó:
1
2
n
(2.9)
Lập hệ phương trình chuẩn có dạng:
RX + B = 0 , (2.10) trong đó:
i i
1
2
n
R A P.A; B A P.L 1
P D 1
0 0 D
1
D
P , (2.11)
0
1
D
Giải hệ phương trình chuẩn (2.10) ta sẽ thu được giá trị các ẩn số là các hệ số a, b, A, B Sai số trung phương trọng số đơn vị được tính theo công thức:
PVV
n 4
(2.12)
Trang 3Độ chính xác ẩn số đánh giá theo công
thức:
m Q , (2.13)
Sau khi tính được các hệ số của sai số hệ
thống và công thức hiệu chỉnh khí tượng, ta tính
hiệu chỉnh vào cạnh đo theo công thức:
D' D d d (2.14)
3 Thực nghiệm tính toán
Để kiểm nghiệm độ chính xác của
phương pháp tính đồng thời các thông số kĩ
thuật của máy toàn đạc điện tử đã trình bày ở
trên, nhóm tác giả đã tiến hành đo đạc thực
nghiệm bằng máy toàn đạc điện tử TC-305 của
hãng Leica và xây dựng một modul chương
trình tính toán các thông số kĩ thuật của máy
toàn đạc điện tử Một số thông tin về máy đo
thực nghiệm được như sau:
- Số hiệu máy: TC305-693038;
- Độ chính xác đo góc: 5”;
- Độ chính xác đo cạnh: 2mm + 2ppm.[4] Việc đo đạc thực nghiệm được tiến hành trên cạnh chuẩn đã được xây dựng trên đường Hoàng Quốc Việt - Cầu Giấy - Hà Nội Ta chia cạnh chuẩn này làm 7 đoạn nhỏ, máy được định tâm và cân bằng chính xác tại một đầu của cạnh chuẩn Sau đó ta tiến hành đặt gương lần lượt vào các vị trí đoạn thẳng đã chia nhỏ, tại các vị trí này gương được dựng và cân bằng chính xác sau đó tiến hành đo chiều dài cạnh Đối với mỗi lần đo chiều dài cạnh, ta phải tiến hành đo các yếu tố khí tượng như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm Việc đo đạc được tiến hành nhiều lần vào các thời gian khác nhau trong ngày để đảm bảo tính khách quan
Sau khi đo đạc, ta trút số liệu vào máy tính chuyển về định dạng chuẩn của chương trình và tiến hành tính toán Kết quả tính toán thực nghiệm như sau:
CHUONG TRINH TINH DONG THOI CAC THONG SO KI THUAT
CUA MAY TOAN DAC DIEN TU
&&&&&&&
Cac thong so co ban cua may do:
1 Nhiet do tieu chuan cua may = 15 (do C)
2 Ap suat tieu chuan cua may = 760 (mmHg)
3 Do am tuyet doi = 0 (mB)
Bang 1 BANG SO LIEU DO DAC
=============================================================
|Stt|Nhiet do|Ap suat| Do am |Canh chuan| Canh do | Ghi chu |
| | do C | mmHg | % | (m) | (m) | |
=============================================================
| 1 | 32 | 760 | 67 | 200.456 | 200.4494| |
| 2 | 34 | 763 | 65 | 398.8302 | 398.8206| |
| 3 | 34 | 762 | 65 | 598.8525 | 598.8388| |
| 4 | 35 | 763 | 66 | 802.477 | 802.4597| |
| 5 | 36 | 762 | 64 | 999.7043 | 999.6826| |
| 6 | 37 | 762 | 57 | 1200.509 |1200.4823| |
| 7 | 38 | 762 | 52 | 1398.562 |1398.5292| |
| 8 | 38 | 762 | 49 | 200.456 | 200.4484| |
| 9 | 40 | 764 | 46 | 398.8302 | 398.8176| |
|10 | 42 | 764 | 52 | 598.8525 | 598.8349| |
|11 | 43 | 764 | 44 | 802.477 | 802.4537| |
|12 | 43 | 765 | 65 | 999.7043 | 999.677| |
|13 | 40 | 762 | 44 | 1200.509 |1200.4783| |
|14 | 40 | 762 | 50 | 1398.562 |1398.5268| |
|15 | 39 | 763 | 58 | 200.456 | 200.4484| |
|16 | 39 | 763 | 55 | 398.8302 | 398.8187| |
|17 | 38 | 760 | 60 | 598.8525 | 598.8367| |
|18 | 38 | 762 | 52 | 802.477 | 802.4572| |
|19 | 37 | 761 | 60 | 999.7043 | 999.681| |
|20 | 36 | 762 | 62 | 1200.509 |1200.4834| |
|21 | 34 | 760 | 63 | 1398.562 |1398.5342| |
=============================================================
Trang 4Bang 2 BANG KET QUA TINH TOAN
=============================================================
|Stt| Canh do | Delta_D1 | Delta_D2 | Canh hc | dD |
| | (m) | (m) | (m) | (m) | (m) |
=============================================================
| 1 | 200.4494 | 0.0036 | 0.0029 | 200.4559 | 0.0001 |
| 2 | 398.8206 | 0.0038 | 0.0060 | 398.8305 | -0.0003 |
| 3 | 598.8388 | 0.0040 | 0.0093 | 598.8521 | 0.0004 |
| 4 | 802.4597 | 0.0043 | 0.0129 | 802.4768 | 0.0002 |
| 5 | 999.6826 | 0.0045 | 0.0174 | 999.7045 | -0.0002 |
| 6 |1200.4823 | 0.0047 | 0.0224 | 1200.5093 | -0.0003 |
| 7 |1398.5292 | 0.0049 | 0.0276 | 1398.5617 | 0.0003 |
| 8 | 200.4484 | 0.0036 | 0.0040 | 200.4560 | 0.0000 |
| 9 | 398.8176 | 0.0038 | 0.0084 | 398.8298 | 0.0004 |
|10 | 598.8349 | 0.0040 | 0.0135 | 598.8525 | 0.0000 |
|11 | 802.4537 | 0.0043 | 0.0191 | 802.4770 | 0.0000 |
|12 | 999.677 | 0.0045 | 0.0226 | 999.7041 | 0.0002 |
|13 |1200.4783 | 0.0047 | 0.0262 | 1200.5092 | -0.0002 |
|14 |1398.5268 | 0.0049 | 0.0302 | 1398.5619 | 0.0001 |
|15 | 200.4484 | 0.0036 | 0.0040 | 200.4560 | 0.0000 |
|16 | 398.8187 | 0.0038 | 0.0080 | 398.8306 | -0.0004 |
|17 | 598.8367 | 0.0040 | 0.0121 | 598.8528 | -0.0003 |
|18 | 802.4572 | 0.0043 | 0.0158 | 802.4773 | -0.0003 |
|19 | 999.681 | 0.0045 | 0.0189 | 999.7043 | 0.0000 |
|20 |1200.4834 | 0.0047 | 0.0210 | 1200.5091 | -0.0001 |
|21 |1398.5342 | 0.0049 | 0.0229 | 1398.5620 | 0.0000 |
=============================================================
Sai so trung phuong trong so don vi la: muy =0.01 (mm)
He so cua sai so he thong la:
He so co dinh a = 3.41 (mm)
ma = 0.09 (mm)
He so bien doi b = 1.05 (ppm)
mb = 0.00 (mm)
He so cua cong thuc hieu chinh khi tuong la:
He so co dinh A = 114.87
He so bien doi B = 11.70
Theo kết quả trên, ta thấy sau khi tính hiệu chỉnh sai số hệ thống và số hiệu chỉnh khí tượng vào trị đo thì kết quả cạnh sau hiệu chỉnh gần như đã giống với giá trị cạnh chuẩn
Bảng 3 Kết quả tính toán thực nghiệm
STT Tên thông số kỹ thuật Kết quả tính toán thực nghiệm
1 Hệ số của sai số hệ thống a = 3.41 (mm) ; b = 1.05 (ppm)
2 Hệ số của số hiệu chỉnh khí tượng A = 114.87 ; B = 11.70
So sánh kết quả tính toán thực nghiệm theo
phương pháp tổng hợp với kết quả tính toán
thực nghiệm bằng phương pháp từng phần trong
[3], ta thấy các hệ số của sai số hệ thống và
công thức hiệu chỉnh khí tượng có giá trị tương
đối giống nhau Điều này chứng tỏ phương án
tính các thông số kỹ thuật của máy toàn đạc
điện tử bằng phương pháp tính đồng thời là có
thể tin cậy được
4 Kết luận
Dựa vào các kết quả nghiên cứu trên, ta có thể thấy với việc sử dụng phương pháp xác định đồng thời các thông số kĩ thuật của máy toàn đạc điện tử, chúng ta có thể xác định các thông
số kĩ thuật của máy mà không cần phải tiến hành đo đạc nhiều lần giống phương pháp xác định thông thường Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và tìm hiểu thêm các phương pháp
Trang 5xác định các thông số kĩ thuật của các loại máy
đo đạc nhằm xác định đúng chất lượng kỹ thuật
của máy, đảm bảo phục vụ cho các yêu cầu
trong thực tế sản xuất và nghiên cứu khoa học
hiện nay
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đỗ Ngọc Đường, 1997 Bài giảng xây dựng
lưới trắc địa
[2] Dương Vân Phong, 1998 Bài giảng xây dựng lưới trắc địa
[3] TS.Dương Vân Phong, 2012 Nghiên cứu xác định các thông số kĩ thuật máy đo dài điện
tử phục vụ thực tập trắc địa cao cấp tại trường Đại học Mỏ-Địa chất Đề tài cấp cơ sở trường Đại học Mỏ-Địa chất
[4] Công ty cổ phần thương mại công nghệ và khảo sát (SUJCOM, JSC), 2008 Hướng dẫn sử dụng máy toàn đạc điện tử TC-305
SUMMARY The method to determine simultaneously some parameters
of total station in the context of Vietnam Duong Van Phong, Pham Ngoc Quang
University of Mining and Geology
This article introduces a new method to determining some parameters of total station, that is determine simultaneously the parameter The actual result show that, we can use this method to determine the parameter of total station with equivalence accuracy versus the conventional method
